PL100598B1 - Sposob rafinacji wegla przez ekstrakcje rozpuszczalnikiem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rafinacji wegla przez ekstrakcje rozpuszczalnikie/m, w któ¬ rym wegiel w zawiesinie w warunkach wodoro- ¦wania ogrzewa sie w zakresie temperatur, w któ¬ rym rozpuszczalne skladniki wegla tworza wolne rodni/ki, zwlaszcza w rozpuszczalniiku wysokowrza¬ cym o wlasciwosciach chemicznych lub fizycznych nosnika wodoru, na przyklad ta'kim jak olej kreo¬ zotowy lub antracenowy ewentualnie w obecnosci katalizatora w temperaturze powyzej 350°C, na przyklad 350—500°C, w obecnosci wodoru pod cisnieniem 30—50 barów, przy czym ich wiekszosc przechodzi do roztworu, od którego nierozpuszczo- ne czesci stale oddziela sie na przyklad droga fil¬ tracji a rozpuszczony skladajacy sie z rozpuszczal¬ nych oial stalych rafinowany rozpuszczalnikiem wegiel przerabia sie dalej jako roztwór, albo od¬ zyskuje sie go przez zatezenie.

Tak zwana rozpuszczalnikowa rafinacja wegla znana i w literaturze anglosaskiej okreslona jako metoda SRC *) ¦ (patrz Chemical Engineering Pro¬ gress (1975) 71 (4) str. 130 ff. i opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki mr 2 832 724, 3 341447, 3 503 864, 3 645 885, 3 884 794 i 3 692 662) moze byc stosowana zarówno do wegla o stosun¬ kowo duzym stopniu zweglenia np, do wegla ka¬ miennego jak 'równiez do wegla o nisikim stopniu zweglenia, zwlaszcza do wegla brunatnego, przy *) Solvent refined coal. to czyim wedlug najnowszego stanu badan wegiel w stanie rozdrobnionym poddaje sie dzialaniu wyso- kowirzacego rozpuszczalnika (np. w zakresie 200—450°C) o wlasciwosciach fizycznego lub che- miciznego nosnika wodoru, w temperaturze powy¬ zej 350°C, na przyklad 350—500°C w obecnosci wodoru pod cisnieniem 30—250 barów. Po 15—120 minutach, zwlaszcza po 50—90 minutach takiej obróbki redukuje sie cisnienie, a z cieklej mie¬ szaniny reakcyjnej, przewaznie droga filtracji, od¬ dziela sie ciala stale, stanowiace nierozpuszczalne skladniki, zwlaszcza ciala stale typu koksu, fuzy- tu i popiolu. Klarowna faze ciekla destyluje sie w celu odzyskania i zawrócenia rozpuszczalnika.

Nielotna pozostalosc destylacyjna, bardziej lub mniej stala, a przewaznie w temperaturze poko¬ jowej szklista i krucha stanowi tak zwany wegiel rafinowany rozpuszczalnikowo, nadajacy sie na przyklad jako (material wyjsciowy do katalitycz¬ nych procesów wodorowo^krakingowych.

Sposób rozpuszczalmikowej rafinacji (SRC) rózni sie od znacznie starszego sposobu uplynniania we¬ gla wedlug Piera (patrz patent Stanów Zjednoczo¬ nych A.P. nr 1864 496) tym, ze w tym ostatnim przede wszystkim dazy sie do produktów cieklych i lotnych co osiaga sie przy znacznie wiekszych cisnieniach.

Wegiel rafinowany rozpuszczalnikowo sam lub w mieszaninach moze byc stosowany jako paliwo, albo moze sluzyc jako material wyjsciowy do wy- 100 598100 598 3 4 twarzania paliw albo ewentualnie chemikalii pe¬ trochemicznych albo materialów, z których sie je wytwarza.

Niektóre formy wegla rafinowanego rozpuszczal¬ nikowe .nadaja sie jako skladniki mieszanek we¬ glowych do koksowania albo do wytwarzania elek¬ trod weglowych.

Etap procesu, w którym nastepuje oddzielenie, zazwyczaj droga filtracji, nierozpuszczonych cial stalych, do chwili obecnej nastreczal wiele trud¬ nosci technicznych, ograniczajacych jego praktycz¬ na przydatnosc. To wyjasnia, dlaczego wytwarza¬ nie na wielka skale wegla rafinowanego rozpusz- czalnikowo dotad bylo nieinteresujace, a prace w tej dziedzinie i wytwarzanie tego produktu byly ograniczone przewaznie do zakresu laboratoryjnego i badan w malej skali. Jak wykazuja dane z cy¬ towanej na wstepie literatury, dazono dotad prze¬ de wszystkim do maksymalnej wydajnosci rozpu¬ szczalnych produktów zwlaszcza zwiazków stalych.

Celem wynalazku jest przedstawienie opisanego na wstepie sposobu, w którym oddzielenie nieroz¬ puszczonych cial stalych byloby ulatwione.

Wedlug wynalazku osiaga sie to w taki sposób, ze podczas ogrzewania w zakresie temperatur two¬ rzenia sie wolnych irodników 'rozpuszczalnych skla¬ dników wegla naprzeimian ustawia sie temperature i cisnienie czastkowe wodoru tak aby szybkosc tworzenia sie wolnych rodników, zalezna od tem¬ peratury przewyzszala szybkosc wodorowania tych wolnych rodników zalezna od czastkowego cisnie¬ nia wodoru w takim stopniu aby niewielki odse¬ tek, od ulamka procentu do maksymalnie 9°/o wag. osiaganej wydajnosci rozpuszczalnych cial stalych ulegal przeksztalceniu droga chemicznego wiaza¬ nia pomiedzy soba badz z drobniejszymi czastka¬ mi nierozpuszczalnymi w czastki wieksze, ulatwia¬ jace oddzielenie z roztworu cial stalych.

Wyniki badan 'wskazuja, ze wytworzone w cza¬ sie realizacji wynalezionego sposobu wieksze cza¬ stki, które nastepnie spelniaja role czynnika ula¬ twiajacego filtrowanie, posiadaja specjalnie korzy¬ stna dla filtracji budowe.

Jako „maly procent" nalezy rozumiec ogólnie ilosc ponizej 5°/o, korzystnie ponizej 3°/o surowca, który moze ulec w korzystnych warunkach eks¬ trakcji. Ten maly procent zostaje zuzyty do wy¬ tworzenia omawianych wyzej wiekszych czastek, jednak te wieksze czastki'nie musza byc wytwo¬ rzone wylacznie z ekstrahowanego materialu. Ra¬ czej moze wystepowac ten maly procent uplynnia¬ nego wegla tez jako spoiwo do sklejania omawia¬ nych nierozpuszczalnych i nie ulegajacych ekstrak¬ cji czastek.

Wynalazek opiera sie wiec na pewnego rodzaju kontrolowanej chemicznej integracji, za pomoca której kosztem zuzycia bardzo malej czesci pro¬ duktu skierowuje sie wzrost czastek w pozada¬ nym kierunku. W niektórych przypadkach wyko¬ nywania sposobu wedlug wynalazku mozna proces, co najmniej czesciowo, uznac jako rodzaj kontro¬ lowanego skoksowania z wytworzeniem nieroz¬ puszczalnych czastek koksu.

Przy korzystnym wykonywaniu sposobu wedlug wynalazku, ogrzewa sie stopniowo zawiesine we¬ gla do temperatury, przy której nastepuje naj¬ wieksza czesc uwodorniajacej ekstrakcji rozpusz¬ czalnikowej, przy czym przede wszystkim odbywa sie ogrzewanie do okreslonej temperatury w wa¬ runkach niedomiaru wodoru, korzystnie bez lub zasadniczo bez doplywu wodoru, przy której to. temperaturze rozpoczyna sie powstawanie rodni¬ ków w ekstrahowanych czastkach wegla, jednak powstawanie to jest powolne, po czym doprowa¬ dza sie wodór i podnosi temperature zawiesiny wegla w obecnosci wodoru do wyzszej temperatu¬ ry, przy której to temperaturze nastepuje zasad¬ nicza ekstrakcja rozpuszczalnikiem i uwodornienie.

Pracuje sie wiec w czasie ogrzewania w warun¬ kach niedomiaru wodoru, dopóki tworza sie po¬ woli rodniki i osiaga dzieki temu powiazanie rod¬ ników i tworzenie wiekszych czastek.. W ten spo¬ sób postepujac mozna obecne czastki z niewyeks- trahowanego materialu zlaczyc nieodwracalnie ze soba.

Korzystnie ogrzewa sie zawiesine w podany spo¬ sób z szybkoscia 2,5—8°C na minute, korzystnie 4—7°C na, minute, a zwlaszcza 5°C na minute, , a wiec w czasie okolo 80 minut od temperatury po¬ kojowej do temperatury, przy której przebiega uwodornienie i ekstrakcja. Dodawanie wodoru do ekstrakcji uwodorniajacej odbywa sie korzystnie w temperaturze 350—400°C, korzystnie 370—395°C, na przyklad 380—390°C. Glówna faza uwodornia¬ jacej ekstrakcji odbywa sie na ogól w tempera¬ turze, która lezy co najmniej 10°C, korzystnie co najmniej 20°C powyzej wymienionej temperatury dodawania wodoru. Uwodorniajaca ekstrakcja od¬ bywa sie korzystnie w temperaturze 400—500°C, najkorzystniej pomiedzy 410—450°C, na przyklad przy 420°C.

Wyzej opisane kontrolowane ogrzewanie, poprze¬ dzajace dodanie wodoru moze byc tez przeprowa¬ dzane etapami, gdyz nastepna faza procesu, to zna¬ czy wlasciwa ekstrakcja odbywa sie w obecnosci wodoru w ustalonych warunkach procesu.

W pewnych przypadkach sposobem wedlug wy¬ nalazku mozna osiagnac kontrolowane powieksze¬ nie czastek przez kontrolowane miejscowe prze¬ grzanie. Przeprowadza sie to, stwarzajac miejsco¬ we obszary o podwyzszonej temperaturze w któ¬ rych to obszarach szybkosci tworzenia rodników przewyzsza szybkosc uwodorniania rodników. To miejscowe kontrolowane przegrzanie moze byc osiagniete ewentualnie przez zachowanie mozliwie spokojnych warunków przeplywu w obszarze prze¬ grzewania. Osiaga sie to na przyklad przez nie- mieszanie, przynajmniej w tych obszarach, ewen¬ tualnie . przez zrezygnowanie z wysokich szybkosci przeplywu w tych obszarach i tym samym unik¬ niecie turbulencji.

Mozliwe jest prowadzenie procesu sposobem we¬ dlug wynalazku tak, ze w kombinowanym, wyzej opisanym miejscowymi kontrolowanym przegrza¬ niu, w czasie glównej fazy procesu uwodorniaja¬ cej ekstrakcji rozpuszczalnikiem, ustawia sie ci¬ snienie czastkowe wodoru na wartosc mniejsza niz ustalone empirycznie cisnienie czastkowe wo- doTu, przy którym nastepuje maksymalne uwo¬ dornienie, o wielkosc, która okresla sie tak, aby 40 45 50 55 60100 598 6 muje korzystny ksztalt, szczególnie z wierzchol¬ kiem z przewazajacym wkleslym zalamaniem i z waskim uwidoczniajacym sie maksimum! w obsza¬ rze wielkosci srednich wielkosci czastek, np. mniej wiecej w srodku krzywej rozdzialu wielkosci cza¬ stek. Te dwie korzystne mozliwosci wystepuja cza¬ sami w kombinacji.

Ponizej oiptiisamo wynalazek za. pomoca przykla¬ dów prowadzenia procesu sposobem wedlug -wy- nalazku. Przyklady prowadzenia procesu nalezy odczytywac, w powiazaniu z ogólnym opisem wy¬ nalazku, w zastosowaniu do najrózniejszych wa¬ riantów prowadzenia procesu.

Opisane ponizej przyklady wykonano przy uzy- ciu autoklaiwu 5-litrowego z mieszaniem, przysto¬ sowanego do procesu periodycznego. Przy tym najogólniej reaktor zimny doprowadza sie do za¬ danego cisnienia (roboczego przed podgrzewaniem do zadanej temperatury, najczesciej 420°C.

Nie próbowano utrzymywac stalego cisnienia reakcji przez dodawanie swiezego wodoru. Pod koniec czasu reakcja (najogólniej 60-—70 minut), zawartosc reaktora studzi sie do 275°C, ostroznie rozpreza sie i nastepnie saczy przy 275°C przez specjalnie zbudowany, wypelniony filtr laborato¬ ryjny. Powierzchnia saczenia wynosi 50 cm2, róz¬ nica cisnien 2,7 barów. Jako srodek filtrujacy sto¬ suje sie warstwe zieimi okrzemkowej „Celite" (znak ochronny), o rozdrobnieniu 545 i grubosci warstwy 12 mim, na drobnej siatce.

Szybkosc saczenia mierzy sie dokladnie za po¬ moca pomiaru ostudzonego przesaczu w wykali- browanym zbiorniku. Czas zbierania 850 mm prze¬ saczu okreslono przy podanych warunkach stan- dardowych jako „standardowy czas filtrowania".

Wyniki prób okresla sie dla reaktorów pracu¬ jacych periodycznie, jednak ustalenia sa wazne i dla pirocesu ciaglego.

Przyklad I. Niedomiar wodoru w czasie 40 ogrzewania.

W niniejszym przykladzie nie doprowadza sie wodoru w czasie ogrzewania, dopóki szybkosc two¬ rzenia sie rodników jest mala. Szarze ogrzewa sie w reaktorach od temperatury pokojowej do tem- 45 peratury konicowej 420°C w czasie ogólnym 80 mi¬ nut. Nastepnie autoklaw utrzymuje sie w ciagu 75 minut w temperaturze 420°C. Nizej podane wyniki wskazuja na zalety sposobu wedlug wy¬ nalazku. * ¦ Nr próby 102 105 106 113 Maksy¬ malne cis- i nienie barów 142 152 152 152 % ekstrakcji liczony na surowiec bezwodny i bez po- | piolu 86,2±0,2 86,3 85,7 79,1 Czas filtrowa¬ nia mi¬ nut 38 17 13 Temperatu¬ ra dodawa¬ nia wodoru w 380°C w 390°C w 410°C | zmniejszanie wydajnosci ekstrakcji wynosilo na przyklad do 3%, korzystnie nie wiecej niz 1%. W szczególnych przypadkach mozna na przyklad w ukladzie, w którym cisnienie robocze dla maksy¬ malnej ekstrakcji lezy w granicach 200—220 ba¬ rów, osiagnac cel na przyklad przy cisnieniu 110—150 barów. Najodpowiedniejsze wartosci okre¬ sla sie najlepiej za pomoca prostych prób wstep¬ nych, poniewaz te wartosci zaleza w kazdym przy¬ padku od charakteru stosowanego rozpuszczalnika, jak i od wlasnosci wegla.

Prowadzenie procesu sposobem wedlug wynalaz¬ ku pozwala tez na iwytwarzanie wiekszych czastek w ten sposób, ze plynny produkt uwodorniajacej ekstrakcji bezposrednio jest poddawany powtórnej obróbce cieplnej w temperaturze wyzszej od tem¬ peratury ekstrakcji, na przyklad przy temperatu¬ rze 450—550°C, korzystnie 450^500°C, zwlaszcza 450^80°C, np. przy 460°C.

Skutecznosc tej powtórnej obróbki cieplnej moz¬ na podwyzszyc przez zastosowanie nadmiaru wo¬ doru, na przyklad wtedy, gdy nastepne Operacje przeprowadza sie przy mniejszym cisnieniu robo¬ czym niz prowadzi sie wlasciwa ekstrakcje, na przyklad przez rozprezanie, co jednoczesnie pocia¬ ga za soba obnizenie cisnienia czastkowego wo¬ doru. To rozprezanie nastepuje na przyklad stopr niowo na drodze przebiegu materialów z fazy ekstrakcyjnej do fazy filtracji.

Ta obróbka cieplna moze na przyklad przebie¬ gac w piecu rurowym i moze byc przeprowadza¬ na korzystnie dosc szybko na przyklad w czasie kilku minut.

Ewentualnie mozna zastosowac warunki pro¬ cesu przy ruchu turbulen/tnyim lub specjalne wa¬ runki, które przeciwdzialaja oskorupieniu scian rur.

Korzystnie mozna razem stosowac istotne ce¬ chy dwóch lub wiekszej liczby wyzej opisanych Wariantów prowadzenia procesu.

Waznym skutkiem prowadzenia procesu sposo¬ bem wedlug wynalazku jest miedzy innymi (jak mozna ustalic za pomoca znanych sposobów ba¬ dan) przesuniecie wielkosci czastek w nierozpusz¬ czalnej pozostalosci w kierunku wiekszych war¬ tosci. Ustalono w tych przypadkach, ze wielkosci czastek obejmuja wiekszy zakres i z przewaga wiekszych czastek niz dotychczas to osiagano. Naj¬ ogólniej krzywa rozrzutu wielkosci czastek jest asymetryczna z przesunieciem maksimum w kie¬ runku wiekszych czastek.. Przy dotychczasowych warunkach procesu ustalono, ze krzywa ta jest prawie symetryczna posiadajaca regularny szeroki luk pomiedzy 0,5 i na przyklad 40 mikronami, z szerokim maksimum i z przewaznie zalamaniem skrzywionym wypuklo. W wypadku pozostalosci, która tworzy sie przy rafinacji sposobem wedlug wynalazku, mozna ustalic, ze krzywa rozkladu wielkosci czastek w obszarze 0,5—100 mikronów posiada w górze waskie maksimum, na przyklad w obszarze 4 mikronów. W niektórych przypad¬ kach ustalono tez, ze pomimo iz nie wystepuje lub wystepuje tylko male przesuniecie obszaru krzywej w calosci w obszar wiekszych czastek, to jednak krzywa rozdzialu wielkosci czastek przyj- Dzieki wstrzymaniu dozowania wodoru az do temperatury 390QC osiaga sie potrojenie szybkosci filtracji. Jesli dozowanie wodoru rozpoczyna sie 40 45 50 55 60100 508 7 8 dopiero w temjperaturze 410°C, to nastepuje znacz¬ ne zwiekszenie szybkosci filtrowania, jednak kosz¬ tem dosc duzej wydajnosci ekstrakcji. Wyniki ba¬ dan otrzymano na urzadzeniu pracujacym perio¬ dycznie. Te sama zasade mozna tez stosowac przy procesie ciaglym, gdy dopilnuje sie, aby wodór zostal dozowany do urzadzenia podgrzewajacego we wlasciwym stadium ogrzewania. Zalezy to na¬ turalnie od szybkosci podgrzewania. W kazdym razie dozowanie to moze byc dokonywane w tem¬ peraturze 390°C lub tez w temperaturze nie duzo wyzszej.

Przyklad II. Szybkosc ogrzewania.

Przez zwiekszenie szybkosci ogrzewania zwiek¬ sza sie temperature sciany. W ten sposób powsta¬ ja miejscowe obszary przegrzania, w których szyb¬ kosc powstawania (rodników moze przekraczac szybkosc uwodornienia rodników. Poniewaz to uwodornienie w kontrolowanym procesie odbywa sie w obszarze przy scianie, istnieje mozliwosc kontrolowanej integracji czastek, na co wskazuja ponizsze próby. Piec prób przeprowadzono z weg¬ lem Waterberg (o zawartosci popiolu 25°/o) i z ciez¬ kim idlejeim Ikreoizdtowyim, jialko rozpuszczalnikiem stosowanym w temperaturze 420°C w stosunku 1:2.

Nr próby 96 97 98 215 214 Maksy¬ malne cisnienie barów 133 134 146 175 191 % ekst¬ rakcji li¬ czone na surowiec bezwodny i bez po¬ piolu 85,8 85,2 85,2 90,8 90,7 Czas fil¬ trowania minut 23 29 22 Szybkosc podgrzewa¬ nia powoli srednio szyb¬ ko bardzo .szybko bardzo wolno szybko | Przy pierwszych trzech próbach cisnienie czast¬ kowe wodoru bylo male, a zatem i wydajnosc uwodorniajaca ukladu mala. Podwyzszeinie szyb¬ kosci ogrzewania (a zatem i szybkosci tworzeinia rodników), dalo przekonywujace zwiejksizenie szyb¬ kosci filtrowania przy nieistotnej stracie wydaj¬ nosci ekstrakcji. W obu ostatnich próbach wydaj¬ nosc uwodorniajaca ukladu byla duza, tym samym oie latwo bylo osiagnac szybkosc tworzenia sie rodników przewyzszajaca szybkosc uwodorniania rodników. W tyim przypadku osiagnieto poprzez zwiekszanie szybkosci podgrzewania malo odzna¬ czaj ajce sie polepszenie szybkosci filtrowania. Dzia¬ lanie to bylo jednak wyraznie widoczne.

Przyklad III. Szybkosc mieszania.

Ten saim skutek jak w przykladzie II mozna osiagnac przez zmiane szybkosci mieszania w ukla¬ dzie. Przy duzej turbulencji oddzialywanie mie- dzyfazowe jest male i odwracalne. Nizej podane wyniki otrzymane w autoklawie wyposazonym w auieszadlo magnetyczne z urzadzeniem umozliwia¬ jacym zwiekszenie i zmniejszenie szybkosci. Szyb¬ kosc mieszania zmieniano. Poza tym przestrzegano warunków podanych w przykladzie II.

Nr próby 1 68B 67 65 Szybkosc, ilosc ru¬ chów na minute 2 50 75 150 Maksy¬ malne cisnienie barów 3 123 134 132 % ekstrakcji liczone na surowiec bezwodny i bez popio¬ lu 4 83,9 84,5 85,7 Czas filt- wania mi¬ nut 3 . 12 Z tabeli ponownie widac, ze kosztem bardzo ma¬ lego zmniejszenia wydajnosci ekstrakcji mozna osiagnac istotne polepszenie zdolnosci filtracyj¬ nych.

Przyklad IV. Cisnienie czastkowe wodoru.

Podwyzszenie cisnienia czastkowego wodoru wplywa korzystnie na szybkosc filtrowania. Jak wynika z tablicy I zastosowanie jako rozpuszczal¬ nika olejsu antracenowego i obnizenie cisnienia ro¬ boczego z 207 do 115 barów pociaga za soba tylko nieistotne obnizenie wydajnosci ekstrakcji, oraz ze opór filtrowania na placku filtracyjnym zmniejsza sie o wiecej niz 30% (próby 396 i 385). Przy za¬ stosowaniu jako rozpuszczalnika frakcji ciezkiego oleju kreozotowego (o temperaturze wrzenia po¬ wyzej 365°C), obnizenie cisnienia roboczego z 217 do 142 barów daje obnizenie wydajnosci ekstrakcji z 90,8 do 87,2%. Jednoczesnie opór filtrowania na placku filtracyjnym ulega zmniejszeniu o wiecej niz polowe (próby 402 i 370). Próba 387 jest ilu¬ stracja niezamierzonych wysokich strat ekstrakcji.

Przyklad V. Powtórna obróbka cieplna.

Plynny produkt po reakcji ekstrakcji uwodor¬ niajacej za pomoca rozpuszczalnika ogrzewa sie w autoklawie do temperatury 460°C pod cisnieniem 150 barów (glównie cisnienie wodoru). Bezposred¬ nio po osiagnieciu tej temperatury, studzi sie znów autoklaw. Czas laczny ogrzewania i studzenia reaktora wynosi 30 minuit.

Równolegla szarze wykonuje sie w identyczny sposób, lecz bez wodoru.

Wyniki prób ujeto w ponizszej tablicy.

Material badany bez obróbki cieplnej obróbka cieplna z wodo¬ rem obróbka cieplna bez wo- | doru Standardowy czas filtrowa¬ nia 94 minuty minut minut % ekstrakcji liczony na surowiec su¬ chy i bez popiolu 93,1 92,7 84,7 40 45 50 55 60100 598 Tablica I Opór na placku filtracyjnym i przepuszczalnosc Nr. próby 366 396 385 387 .. 374 370 348 402 Rozpuszczal¬ nik COK** OA*** OA OA COK COK 365°C OA 350°C COK 365°C Ekstrakcja Cisnienie barów poczatek 75 105 55 55 . 65 110 maks. 153 207 115 65 113 142 82 217 % ekstrakcji 90,2 90,7 90,3 . 72 82,4 87,2 63,4 90,8 0 czas filtracji sekund 2400 9000 6060 2880 216 564 840 1140 lepkosc w 100°C paise 0,075 0,11 0,11. 0,21 0,058 0,042 0,045 0,040 O* stezenie cial stalych g/cm3 0,139 0,137 0,136 0,201 0,152 0,147 0,163 0,138 0/C X.10"3 230 597 405 68,2 24,5 91,3 114,5 206 *) C oblicza sie z procentowej wydajnosci eks¬ trakcji i zawartosci popiolu, przy czym uwzglednia sie straty materialowe wystepujace w formie ga¬ zu, wody i lekkiego kondensatu. Olej posiada tem¬ perature wrzenia powyzej 350°.

. **) COK — ciezki olej kreozotowy.

***) OA — olej antracenowy.

Tablica w przykladne,-. Vt i /paszy uwzglednieniu pozostalych przykladów moze byc traktowana ja¬ ko przypadek ekstremalny. Przy zmniejszeniu czasu filtracji z 94 minut do 15 minut zmniejsza sie wydajnosc reakcji z 93,l°/o do 84,7%. To zmniejszenie wydajnosci jako przypadek ekstre¬ malny odpowiada 9,0% maksymalnie osiagalnej wydajnosci rozpuszczalnych cial stalych. W przy¬ padku opisanym w tym przykladzie przy zasto¬ sowanym tu weglu maksymalnie osiagalna wy¬ dajnosc rozpusizczainych cial stalych wyniosla 39,1 ±0,2%. Przy uzyciu jako rozpuszczalnika oleju antracenowego lub ciezkiego kreozotowego, jezeli warunki ekstrakcji (czas, temperatura, cisnienie czastkowe wodoru) byly optymalizowane do za¬ danych wartosci.

W wyzej opisanym przypadku, jak równiez we wszystkich pozostalych pnzykladach, polepszana szybkosc filtracji wynika wylacznie ze zmniejsze¬ nia oporu placka filtracyjnego, jako ze lepkosc przesaczu praktycznie byla stala. Zmniejszenie oporu placka filtracyjnego wynika ze zwiekszenia czastek w warstwie, a zwlaszcza najmniejszych, powodujacych zatykanie i niedroznosc warstwy placka filtracyjnego.

Oddestylowanie rozpuszczalnika w celu wydzie¬ lenia stalego rafinowanego rozpuszczalnikowo we¬ gla jest znane jako takie, i dlatego nie opisano go w zadnym z przykladów. Po filtracji mozna nie oddes+tylowywac 'rozpuszczalnika jesli na przy¬ klad bierze sie pod uwage dalsza przeróbke rafi¬ nowanego rozpuszczalnikowo wegla w postaci roz¬ puszczonej, np. na drodze chemicznej.

Nalezy jeszcze raz podkreslic, ze przedstawione w przykladach sposoby, poprawienia predkosci fil¬ trowania moga byc pomiedzy soba kombinowane.

Claims (9)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób rafinacji wegla przez ekstrakcje roz- 30 puszczalnikiem, w którym wegiel w postaci zawie¬ siny w rozpuszczalniku w warunkach wodorowa- nia ogrzewa sie do temperatury, w której roz- , r puszczajne skladniki, weglas tworza wolne rodniki, zwlaszcza ,w-.-.,rozpuszczalni^.., wysokowrzacyim o 35 wlasciwosciach fizycznego lub chemicznego nosni¬ ka wodoru na przyklad w oleju kreozotowym lub antracenowym ewentualnie w obecnosci kataliza¬ tora, w temperaturze wyzszej niz 350°C, na przy¬ klad 350—500°C, w obecnosci wodoru pod cisnie¬ niem 30—250 barów, przy czym wiekszosc wegla przechodzi do roztworu, od którego nierozpuszczal¬ ne ciala stale oddziela sie na przyklad droga fil¬ tracji, a rozpuszczony w przewazajacej czesci skla¬ dajacy sie z rozpusizczainych cial stalych rozpusz¬ czalnikowo rafinowany wegiel jako roztwór prze¬ rabia sie dalej albo droga zatezania wydziela sie, znamienny tym, ze podczas ogrzewania w zakresie temperatur, w którym tworza sie rodniki rozpusz¬ czalnych skladników wegla temperature i cisnienie czastkowe wodoru ustala sie na przemian tak, ze predkosc tworzenia sie wolnych rodników zalezna od temperatury przewyzsza predkosc wodorowa- nia tych wolnych rodników zalezna od czastkowe¬ go cisnienia wodoru dotad az niewielka czesc od ulamka procentu . wagowego do maksymalnie 9% wagowych wydajnosci cial stalych osiagalnej przy danym rozpuszczalniku i gatunku wegla dro¬ ga polaczen chemicznych pomiedzy soba albo z drobniejszymi nierozpuszczalnymi czastkami prze¬ ksztalci sie w wieksze czastki, ulatwiajace od¬ dzielenie cial stalych od roztworu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze niewielka czesc wynosi mniej niz 5%, korzystnie mniej niz^ 3% maksymalnie osiagalnej wydajnosci •5 rozpuszczalnych cial -stalych. 40 45 55 60100 508 11 12

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiesine wegla poczatkowo wolno ogrzewa sie z predkoscia 2,5—8°C na minute, korzystnie 4—7°C na minute, a zwlaszcza 5°C na minute do wlasci¬ wej temperatury ekstrakcji, a ogrzewanie prowa¬ dzi sie w calym zakresie temperatur, w którym rozpoczyna sie tworzenie sie wolnych rodników ekstrahowanych skladników wegla, przy czym ogrzewalnie prowadzi sie poczatkowo bez wodoru lub przy jego cisnieniu mniejszym od wystarcza¬ jacego do przeksztalcenia wolnych rodników w wymienione nierozpuszczalne czastki, po czym ogrzewanie kontynuuje sie przy dodatku wodoru w ilosci dostatecznej do utrzymania aktywnych warunków wodorowainia do wlasciwej temperatu¬ ry ekstrakcji wyzszej co najmniej 10°C, korzyst¬ nie 20°C od temperatury dodawania wodoru.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, 'ze rwiodór w ilosci wystarczajacej dodaje sie w za¬ kresie temperatury 350—400°C, korzystnie 370— -^395°C, a zwlaszcza 380—390°C, a ekstrakcje wo¬ dorujaca prowadzi sie po ogrzaniu wsadu przy niedoborze wodoru w temperaturze co najmniej 10°C wyzszej, a mianowicie 400—500°C, korzyst¬ nie 410^l50°C, a zwlaszcza 420°C.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zwiekszenie czastek przeprowadza sie droga kon¬ troHowanego miejscowego przegrzania, zwlaszcza w ten sposób, ze wytwarza sie miejscowe strefy podwyzszonych temperatur na przyklad przy scian¬ kach reaktora, w których predkosc tworzenia rod¬ ników przewyzsza predkosc ich wodorowania.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze podczas glównego etapu wodorowej ekstrakcji roz¬ puszczalnikowej stosuje sie cisnienie czastkowe wodom nizsze 30—50% od ustalonego empirycznie, przy którym przebiega maksymalna ekstrakcja wegla, obliczona tak, aby zmniejszenie wydaj¬ nosci ekstrakcji osiagnelo wartosc do 30%.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozpuszczony produkt ekstrakcji wodorujacej pod¬ daje sie koncowej obróbce cieplnej przy wyzszej temperaturze od temperatury ekstrakcji, na przy¬ klad w zakresie 450—550°C, korzystnie 450—500°C, a zwlaszcza 450—480°C na przyklad w tempera¬ turze 460°C.

8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze obróbke cieplna prowadzi sie bez wodoru albo przy zimniejszonym cisnieniu czastkowym wodoru.

9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze czastkowe cisnienie wodoru zmniejsza sie przez jego redukcje, korzystnie stopniowo na drodze przeplywu materialu z etapu ekstrakcji do etapu filtrowania. 10 15 20 WZGnaf. Z-d nr 2, zarni. 67/79, nakl. 90 egz. Cena 45 zl